程序設(shè)計課程中中俄合作教學淺析
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摘要在中俄合作辦學背景下，提高計算機類專業(yè)學生“雙基”能力（即程序設(shè)計能力和系統(tǒng)設(shè)計能力）是十分必要的。本文提出了一個能力提升方案，從“大局觀”程序設(shè)計思維方式驅(qū)動的教學內(nèi)容設(shè)計和優(yōu)化、注重過程的多元化學習成效評價、教學資源本土化等三個方面給出了具體的實施方法。方案實施結(jié)果表明，教學效果和學生“雙基”能力均得到提升。
關(guān)鍵詞“雙基”能力；合作辦學；程序設(shè)計
1引言
在中國致力于深化同世界各國的教育合作與交流、促成教育對外開放的格局下，杭州電子科技大學圣光機學院引入了俄羅斯圣光機大學的辦學模式，推進學生國際化培養(yǎng)。但在我國高等教育領(lǐng)域，中外合作辦學還處于摸索階段[1-4]，有必要進行研究和探索，以提高中外合作辦學成效。根據(jù)前期調(diào)研情況，圣光機學院計算機專業(yè)學生存在難以適應(yīng)俄方培養(yǎng)模式、很難理解授課內(nèi)容的現(xiàn)象?！半p基能力”（即程序設(shè)計能力和系統(tǒng)設(shè)計能力）不足是學生中普遍存在的問題。對此，如何改進教學模式，以提升學生學習效能尤為重要。近年來，許多高校陸續(xù)開展系統(tǒng)能力培養(yǎng)研究和實踐，如嘗試直接引用名校教案和教材，但結(jié)果仍不太理想。其中的原因可能有：語言和交流障礙問題，國外原版或自編教材，在授課模式、進度、實踐和創(chuàng)新等方面與國內(nèi)教學資源有較大差異等。鑒于此，如何在中俄合作辦學背景下提升學生的“雙基能力”，結(jié)合杭州電子科技大學圣光機聯(lián)合學院人才培養(yǎng)計劃的要求，本文以程序設(shè)計課程為例，對教學內(nèi)容、教學過程、學習方法、評價方式、教學資源等方面進行了探索，闡述如何培養(yǎng)學生大局觀的思維方式，以提升學生的編程實踐能力及系統(tǒng)設(shè)計能力。
2組建思路
理解計算機系統(tǒng)的運行機制，把所學知識（包括其他課程內(nèi)容）有機地串在一起，把編程實踐環(huán)節(jié)放在重要位置，鍛煉學生的系統(tǒng)設(shè)計能力，有利于提升計算思維，以及分析問題和解決問題的能力，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等課程的學習打下堅實的基礎(chǔ)。目前，中俄合作辦學年限短，外教在授課模式、進度、實踐和創(chuàng)新等方面與國內(nèi)教學資源都有較大差異，存在教育資源不對應(yīng)、不匹配問題，不利于學生“雙基”能力的培養(yǎng)，有必要根據(jù)中外教學資源情況，進行本土化配套以提高學生學習效果。在教學方法上，成果導向教育（OutcomeBasedEducation，OBE）形成了比較完整的理論體系。雖然成果導向教育在國內(nèi)外高等教育領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的使用，但也存在著一些問題，如以預(yù)先設(shè)定的學習成果為目標前進，會形成機械性的學習。單純地依賴于學習成果是片面的，難以達到鍛煉學生“從描述到理解，到實踐，再到真實場景應(yīng)用”的思維過程。因此，本文基于成果導向教育的人才培養(yǎng)理念來設(shè)計課程，以學生為中心，采用教學內(nèi)容、教學資源和考核方法等同步推進，迭代反饋的教學方式持續(xù)改進教學成效，以提升學生的編程能力、系統(tǒng)設(shè)計能力。研究思路如圖1所示。
2.1大局觀驅(qū)動的教學設(shè)計
程序設(shè)計能力薄弱很可能導致后續(xù)課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等難以達成預(yù)期的課程目標。為此，本文闡述的研究方法打通核心課程間知識的承接關(guān)系，在教學中引入系統(tǒng)能力培養(yǎng)概念，扎實打造實驗實訓項目。在實施中，貫穿需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)測試等軟件工程各階段的實施規(guī)范，開展計算機系統(tǒng)化教學。編程并不全是數(shù)學和邏輯，而是仍需要自然的積累，才能踏實擴展自己的大局觀。大局觀是分層的，對于初學者來說，輸入的是各種需求，輸出的是各種功能模塊。隨著學習的不斷深入，輸出的是概要設(shè)計和核心模塊，然后對其進行組合，設(shè)計和開發(fā)出可靠、易維護、易擴展的軟件產(chǎn)品。再往后，需要確定基本架構(gòu)，高效的高質(zhì)量的完成開發(fā)，通過各種技術(shù)管理手段保障軟件架構(gòu)隨著生命周期一同演化（完成產(chǎn)品的技術(shù)實現(xiàn)）。對此，從課程以要求學生對所學知識有系統(tǒng)級別的認識為目標，使得培養(yǎng)學生的大局觀成為可能，這對學習積極性甚至是對所學知識產(chǎn)生系統(tǒng)的認識是極為有益的。在課程內(nèi)容上，貫穿需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)測試等軟件工程各階段，教授學生學會詳細寫出用到的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，對各種相近技術(shù)進行詳細比較，清楚地認識各種技術(shù)的優(yōu)劣，切實提高系統(tǒng)設(shè)計能力。
2.2多元化學習成效評價
為了解決傳統(tǒng)OBE評價片面，如學生平時學習懈怠，僅在期末開始階段進行針對性沖刺式學習，雖然可能考完即忘，但有可能僅靠突擊取得很高的分數(shù)。這種學習方式通常具有瞬時性、遺忘性特點，基礎(chǔ)知識掌握不牢靠，難以培養(yǎng)出踏實的、具有終身學習能力的高水平人才。針對過于重視期末成績而忽視過程學習這種缺陷，本文探索過程評價和期末評價相結(jié)合的增量式多元化成效評價方式，綜合學生的課堂互動表現(xiàn)、過程成績和期末考試成績形成每個學生的課程學習整體成效評價。這種評價方式可以準確把握每名學生的學習軌跡，及時把握每位學生的目標、基礎(chǔ)和進程，更客觀全面且具有激勵性，更能培養(yǎng)出專業(yè)水平扎實的人才。過程成績和期末考試成績可在一定次數(shù)內(nèi)多次更新，以最優(yōu)成績作為最終成績。這種成效評價方式一方面能夠督促學生在過程中認真學習，提高學習效率；另一方面可以給予教師反饋以改進教學過程存在的不足，避免由于學習方式或習慣差異帶來的偏向性評價問題，從而客觀全面地評估學習成效。
2.3教學資源本土化
圣光機聯(lián)合學院采用中俄雙方共同管理、共同培養(yǎng)的模式，中俄師資共享，課程共享，教材共享。目前，中俄合作辦學年限短，尚未形成固定的教學資源。外教使用國外原版或自編教材，在授課模式、進度、實踐和創(chuàng)新等方面與國內(nèi)教學資源都有較大差異，有必要根據(jù)中外教學資源情況，進行本土化配套以提高學生學習效果。對此，針對俄方教育資源，有必要對其進行改進，為學生自主學習提供方便易用的優(yōu)質(zhì)資源和穩(wěn)定平臺，以便克服語言和交流障礙，提高學生積極性，提升學生學習效能。自主研發(fā)了校本教材及在線學習平臺，另外，通過多樣化的高效反饋與溝通方法，如釘釘或郵件等，及時反饋學生訴求和俄方教師要求，實時掌握學生學習動態(tài)，提高學生的學習興趣和自主學習能力。
3教學成效
在擔任程序設(shè)計課程教學的十余年間，有目的地引導學生建立知識之間的聯(lián)系，在學習過程中給與學生充分動手實踐的機會。為了更好地打通核心課程間知識的承接關(guān)系，提升學生的系統(tǒng)設(shè)計能力，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機組成原理等不同課程成員定期舉行研討，不斷反復(fù)打磨升級課程。從2015-至今，教學方法不斷在杭州電子科技大學開設(shè)該課程的教學班中實踐。從2019年（杭州電子科技大學聯(lián)合俄羅斯圣彼得堡國立信息技術(shù)機械與光學大學，創(chuàng)辦圣光機聯(lián)合學院）至今，將該教學方案同步實施到中俄辦學教學班。開發(fā)的程序設(shè)計綜合實踐至今在中國大學MOOC上開課3次，反饋良好[5]，現(xiàn)通過數(shù)據(jù)加以分析。圖2是2018-2021年，2個教學班的基礎(chǔ)理論知識成績的變化；圖3是2018-2021年，2個教學班的綜合實踐成績的變化。從2019年起，中俄聯(lián)合辦學正式招收學生。在最初的一年里，全面引入俄方英文教材，教學方法及教學資源。由于疫情原因，俄方授課教師未實際到場，采用線上授課，加之在授課模式、進度、實踐和創(chuàng)新等方面與國內(nèi)教學資源都有較大差異，存在教育資源不匹配問題，教學效果不好，如圖4所示。為此，將本文的教學方法移植至俄方授課教學班中，并且配套了本土課程資源，引入綜合實踐來鍛煉學生的實踐能力，教學效果得到明顯提升。從宏觀上看，圖5、圖6給出了每年所有教學班的授課效果。通過這種教學實踐體系，學生學習的積極性得到顯著提高，能夠主動學習、帶著問題深入思考，思考深度也有提升，課堂教學氛圍較好。過程性的線上線下測試更客觀地檢驗了學習效果，教學效果得到提升。與此同時，競賽是最能反映學生綜合實力、專業(yè)技能水平的渠道之一[6]，同時也一定程度上為本文所述教學方法提升學生“雙基”能力是否有效提供一定依據(jù)。數(shù)據(jù)表明，在過去五年內(nèi)，杭州電子科技大學3次進入ACM全球總決賽，最好成績是全球并列第20位[7]。同時，在全國普通高校學科競賽排行榜本科生組中，全國地方本科院校學科競賽排行榜顯示，全國排名第一。在就業(yè)方面，近幾年統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，IT行業(yè)集中了46.8%-50.4%的畢業(yè)生[8-9]。從浙江省教育評估院每年12月份發(fā)布的畢業(yè)生調(diào)查報告數(shù)據(jù)看[10]，用人單位滿意度模塊的分值較高，用人單位對畢業(yè)生的編程實踐能力、系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力、合作與協(xié)調(diào)能力的評價較高。
4結(jié)論
本文給出了三個方面的教學探索：（1）引入“系統(tǒng)設(shè)計能力”培養(yǎng)概念，進行“大局觀”程序設(shè)計思維方式驅(qū)動的教學內(nèi)容設(shè)計和優(yōu)化。（2）注重過程的多元化學習成效評價。（3）教學資源本土化，進行本土化資源配套以提高學生學習效果。通過以上幾方面的教學改革，該教學方法一方面促成計算機科學與技術(shù)專業(yè)（中外合作辦學）的培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，即培養(yǎng)學生具備較強的工程實踐能力和創(chuàng)新意識，能夠在計算機系統(tǒng)及其他相關(guān)交叉領(lǐng)域從事軟硬件設(shè)計開發(fā)、系統(tǒng)應(yīng)用。另一方面可以提高計算機類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學成效，切實提升學生的程序設(shè)計能力，同時可通過模式推廣改進相關(guān)課程的授課，可為高等教育中外合作辦學模式的進一步發(fā)展提供借鑒。
作者:張莉 單位:杭州電子科技大學計算機學院